一种基于辐射检测的仿真人体模型的制作方法

摘要

本发明提供一种基于辐射检测的仿真人体模型的制作方法，包括仿真人体骨架的制作、仿真人体皮肤肌肉的制作和仿真人体肺及内脏镶嵌和联结的制作；通过建立人体三维坐标体系，确立肺及内脏在人体模型中的具体位置；通过建立人体外形与脏器的双曲面方程，获得肺及脏器的体积及外形；所述肺及内脏采用镶嵌结构与仿真人体骨架和仿真人体皮肤肌肉连接。本发明提出了人体模型设计的相似理论，人体模型仿生成型工艺的新方法，人体模型组织等效性检查的方法，可实现人体模型产品设计的标准化和系列化，易于实现工业化的大规模生产；且采用辐射、微波、超声波或热力学敏感的等效材料，方便进行医学影像处理，并能再显辐射能量在人体内分布与沉积的规律。

主权项

一种基于辐射检测的仿真人体模型的制作方法，其特征在于，包括仿真人体骨架的制作、仿真人体皮肤肌肉的制作和仿真人体肺及内脏镶嵌和联结的制作；建立人体三维坐标体系，确立肺及内脏在人体模型中的具体位置；通过建立人体外形与脏器的双曲面方程，获得肺及脏器的体积及外形；所述肺及内脏采用镶嵌结构与仿真人体骨架和仿真人体皮肤肌肉连接；所述建立人体三维坐标体系，以人体骨盆为中心，断面后部1/3处为坐标原点，左为+x轴，右为‑x轴，前为+y轴，后为‑y轴，上为+z轴，下为‑z轴；采用此人体三维坐标体系来确定肺及内脏的坐标位置，进而确定肺及内脏在人体模型中的具体位置；所述建立人体外形与脏器的双曲面方程，得到的双曲面方程为：(X/a)²+(Y/b)²+(Z/c)²=1； X,Y和Z分别为脏器质量的中心点距离X、Y和Z轴的距离，根据双曲面方程，计算出脏器的体积，获得脏器的外形，X、Y和Z及偏离位置，并根据脏器的质量，用数学中三点称量法和电子技术使用上扭摆光电测试法，计算获得脏器的平均质量密度、质量中心、转动半径和转动惯量； 1）仿真人体骨架的制作方法：用尸体标本获得人体的骨组织、骨架和外部整体形态的尺寸，得到标本或等效材料的实体模型；用新鲜尸体获得人体三维虚拟化数字模型；将实体模型和虚拟化的数字模型相互补充优化后，实现3D打印，进行三维的微粒堆积，打印成组织等效的物理实体模型，或者用反转成型的阴模制作实体物理模型；其中，所述骨架的骨材料包括热塑性/热固性树脂和高磷高钙复配粉末；所述高磷高钙复配粉末通过磷灰石和碳酸钙以3:1的质量比复配而得；所述高磷高钙复配粉末占骨材料总质量的10~50%，其他为热塑性/热固性树脂；将上述骨材料制成骨组织原浆，加压注塑，中温交连，固化开模，制得骨组织；所述骨组织的骨皮质和骨松质采用包裹固化成型法制备，红骨髓采用双组份注塑成型法制备；制得的骨组织采用软骨等效材料的胶浆，进行粘接，形成局部部件；局部部件进行活动连接或固定化连接，形成整体人体骨架；所述胶浆包括异氰酸酯与交联剂部分聚合成的未固化液体材料；     2）仿真人体皮肤肌肉的制作方法，包括：（1）聚合体的生成：在真空或惰性气体环境下，将高分子材料和多元醇反应形成预聚体，采用部分交联反应，扩大了分子量；再将预聚体与辅料在常温常压下反应12‑24小时，缓慢扩链聚合，形成生长型的态势，实现材质的均匀性，同时减少内应力引起的裂纹；    所述高分子材料包括多亚甲基多苯基多异氰酸酯；所述高分子材料与多元醇的质量比为1:3~1:5；所述辅料包括分散剂、耦联剂、扩链剂、表面活化剂和催化剂；其中，按所需要的质量密度、电子密度、材质硬度和机械性能不同，所述辅料的质量总和占预聚体材料质量百分数≤5%，根据所需基体软硬主要控制耦联剂质量占预聚体材料质量百分数0.5%‑1%，其余各辅料组分质量各占预聚体材料质量百分数1%；（2）采用二次硫化的方法，第一次硫化过程采用远红外硫化方法，在60~100℃下保持2~6 h，进行初步定型；第二次硫化过程采用高频旋转硫化方法，在60~100℃下保持2~6 h，以期提高热能穿透能力和提高材质受热的均匀性，细化内部分子结构和改善表面状态；第二次硫化后，以20℃/10 min的速度进行阶梯度降温，直到常温为止；     3）仿真人体肺及内脏的制作方法，包括：（1）采用双组分液相快速反应成形，将双组份原料在混合腔内通过物理搅拌和化学反应，经扩链、发泡和聚合，形成聚合材料；    所述双组份原料包括聚氨酯液体基材和辅料；所述辅料包括交联剂、催化剂和泡沫稳定剂；所述辅料的质量总和占聚氨酯液体基材质量百分数＜5%，其中，交联剂质量占聚氨酯液体基材质量百分数1%，催化剂质量占聚氨酯液体基材质量百分数2%，泡沫稳定剂质量占聚氨酯液体基材质量百分数1%；   （2）采用高压的方法将步骤（1）形成的聚合材料注入密合的模具中；   （3）对注满聚合材料的模具进行加压和减压二次成型，在变压下成型；所述加压为将充溢了聚合材料的模具置于红外真空加热炉中在50~70℃进行加压，加压至不低于2个大气压，保压保持一个小时；所述减压为从一个大气压减压至接近真空，时间为2小时，以保持体积及成品的收缩稳定性；    将上述制得的骨架、皮肤肌肉和肺及内脏按照严格的顺序进行组装，用三维激光定位仪与标志点、线的空间定位，形成整体的人体模型。